Question

5．（1）肼（N₂H₄）又稱聯氨，在常溫下是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料．已知在101kPa時，N₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮氣和H₂O，寫出該反應的化學方程式N₂H₄+O₂=N₂+2H₂O．
（2）肼-空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質溶液是20%～30%的KOH溶空氣燃料電池放電時：
正極的電極反應式：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
負極的電極反應式：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑．
（3）假設使用肼-空氣燃料電池作為電源，有4mol電子在電路中經過，則肼-空氣燃料電池理論上消耗標準狀況下的空氣112L（假設空氣中氧氣體積分數為20%）．

Answer 1

分析 （1）根據N₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮氣和H₂O，寫出其相應的化學方程式；
（2）燃料電池中，負極上投放的是燃料，負極上燃料失電子發生氧化反應，正極為氧氣得電子發生還原反應；
（3）根據轉移電子計算消耗的氧氣，根據氧氣計算需要空氣的體積．

解答 解：（1））因為N₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮氣和H₂O，所以其化學反應方程式為：N₂H₄+O₂=N₂+2H₂O，
故答案為：N₂H₄+O₂=N₂+2H₂O；
（2）燃料電池中，負極上投放的是燃料，負極上燃料失電子發生氧化反應，在堿性環境下的反應式為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，正極為氧氣得電子發生還原反應，在堿性環境下的反應式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
（3）若有4mol電子在電路中經過，則根據正極反應O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，有1mol氧氣消耗，則需要空氣的體積=$\frac{1mol}{20%}$×22.4L/mol=112L，故答案為：112．

點評 本題考查了方程式的書寫、燃料電池原理，明確燃料電池的正負極的反應即可解答，難度中等．